深海海底边界层,是海洋与海底沉积物交互作用的关键区域,也是甲烷等温室气体与海底化学物质交换的重要界面。如何在这一极端环境中实现高精度、长期、稳定的原位监测,一直是海洋科学与环境工程领域的技术难题。

近期,中国海洋大学联合多家科研单位在《地学前缘》发表了题为《深海海底边界层原位观测系统研发与应用》的研究成果。在该研究中,团队成功研发并应用了“深海海底边界层原位观测系统(ABBLOS)”,首次实现了对南海北部海底边界层物理化学参数与海洋动力过程的同步观测。
而在这套先进系统中,德国Franatech公司生产的METS钛合金甲烷传感器,扮演了不可或缺的角色


深海海底边界层原位观测系统实物图Actual photos of ABBLOS

ABBLOS 集成的设备及安装位置示意图
Schematic diagram of equipment and installation position on the ABBLOS
Franatech METS传感器被集成于ABBLOS系统内,专用于实时监测海底边界层海水中溶解甲烷的浓度变化。在2020年于南海神狐海域655米水深处的长期观测中,该传感器以每秒0.2次的高频采样,持续稳定工作,获取了宝贵的甲烷浓度时序数据。

中国南海北部内波分布图与观测系统布放站位的位置(据文献[31]修改)
Distribution of internal waves and the sites of placement of ABBLOS in the northern South China Sea (modified after [ 31])

海底边界层物理化学指标的同步变化(最后一行为甲烷浓度)
Synchronous change of physical and chemical indexes of seabed boundary layer
数据显示,观测期间海底边界层溶解甲烷浓度介于2.6~4.0 nmol/L之间,整体呈逐渐下降趋势,且始终维持在海洋甲烷背景浓度范围内。这一结果不仅印证了该海域甲烷释放较为稳定、未出现剧烈渗漏现象,也体现了传感器在深海高压、低温、高盐环境下的卓越稳定性和灵敏度。


Franatech METS甲烷传感器采用钛合金材质,具备优异的耐腐蚀性与高压适应性,可适用于深海极端环境。其高精度测量能力,为科学家理解海底生物地球化学过程、评估天然气水合物稳定性、乃至研究全球碳循环提供了关键数据支撑。
参考文献:《地学前缘》--深海海底边界层原位观测系统研发与应用

此次ABBLOS系统的成功应用,不仅是我国深海观测技术的重要突破,也是Franatech传感器在深海科考中可靠性能的生动体现。它证明,即便在数千米的深海底部,该传感器仍能实现对甲烷浓度的连续、准确监测,为海洋地质灾害预警、气候环境研究及能源勘查提供了坚实的技术保障。


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